JP2008052315A

JP2008052315A - フィールドバス通信診断装置およびフィールドバス通信診断方法

Info

Publication number: JP2008052315A
Application number: JP2006224839A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Murai; 稔弥村井
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US20080052560A1; CN101131587A

Abstract

【課題】オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できるフィールドバス通信診断装置およびフィールドバス通信診断方法を提供する。
【解決手段】通信状況蓄積手段２１は、フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積する。接続状況更新手段２２は、２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新する。診断手段２３は、通信状況蓄積手段２１に蓄積された通信エラー状況を定周期で順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するとともに、接続状況更新手段２２により更新された接続状況を定周期で順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置およびフィールドバス通信診断方法に関する。

プラント制御システムでは、フィールドバスを介して、フィールド機器と、フィールドコントローラとの間で通信を行っている。フィールドバス通信の規格としては、例えば、FOUNDATIONフィールドバス通信などが知られている。

一方、このようなフィールドバス通信における通信状態を診断するツールが存在しており、オペレータが手動でツールを起動させることで、通信状態の診断を行うことができる。

診断の実行周期に基づいてデータ収集を実行すると共に通信負荷を均一化することができるデータ収集システムを示したものとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特開２００５−３２０８６号公報

しかし、ツールを用いて通信状態の診断を行う場合には、オペレータが、例えば１日に数回、手動でツールを起動させて所定の操作を実行する必要があり、オペレータの負担となる。また、ツールを用いる場合には、ツールの起動時の通信状態が診断されるのみであり、通信状態をリアルタイムに監視することはできない。さらに、ツールを用いた診断はプラント制御システムの動作と連動するものではなく、診断で異常が見つかってもプラント制御システムのシステムアラームが通知されることはない。

本発明の目的は、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できるフィールドバス通信診断装置およびフィールドバス通信診断方法を提供することにある。

本発明のフィールドバス通信診断装置は、フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置において、フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積する通信状況蓄積手段と、前記通信状況蓄積手段に蓄積された前記通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記通信エラー状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断する診断手段と、を備え、前記診断手段は、前回取得された通信エラー状況と、今回取得された通信エラー状況とを比較し、前記通信エラー状況が悪化した場合に通信異常と診断することを特徴とする。
このフィールドバス通信診断装置によれば、蓄積された通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断装置は、二重化されたフィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置において、２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新する接続状況更新手段と、前記接続状況更新手段により更新された前記接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記接続状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断する診断手段と、を備え、前記診断手段は、前記２系統のフィールドバス通信についての前記接続状況を比較し、これらの接続状況が不一致であれば通信異常と診断することを特徴とする。
このフィールドバス通信診断装置によれば、２系統のフィールドバス通信について更新された接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

前記診断手段は定期的に通信状態を診断してもよい。

前記診断手段は、通信異常と診断された場合には、異常を示すアラームをオペレータに向けて通知してもよい。

本発明のフィールドバス通信診断方法は、フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断方法において、フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積するステップと、前記通信状況を蓄積するステップで蓄積された前記通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記通信エラー状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断するステップと、を備え、前記通信状態を診断するステップでは、前回取得された通信エラー状況と、今回取得された通信エラー状況とを比較し、前記通信エラー状況が悪化した場合に通信異常と診断することを特徴とする。
このフィールドバス通信診断方法によれば、蓄積された通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断方法は、二重化されたフィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断方法において、２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新するステップと、前記接続状況を更新するステップで更新された前記接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記接続状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断するステップと、を備え、前記通信状態を診断するステップでは、前記２系統のフィールドバス通信についての前記接続状況を比較し、これらの接続状況が不一致であれば通信異常と診断することを特徴とする。
このフィールドバス通信診断方法によれば、２系統のフィールドバス通信について更新された接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断装置によれば、蓄積された通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断装置によれば、２系統のフィールドバス通信について更新された接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断方法によれば、蓄積された通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

本発明のフィールドバス通信診断方法によれば、２系統のフィールドバス通信について更新された接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するので、オペレータへ負担をかけることなく、フィールドバス通信の異常を的確に診断できる。

以下、図１および図２を参照して、本発明によるフィールドバス通信診断装置の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のフィールドバス通信診断装置が適用される分散型プラント制御システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、プラント制御システムは、プラントに分散配置され、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・を制御するフィールドコントローラ２，２，・・・と、フィールドコントローラ２，２，・・・を介してフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・の監視を行うための端末装置３とを備える。フィールドコントローラ２，２，・・・および端末装置３は、制御バス６を介して接続されている。

図１に示すように、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・と、フィールドコントローラ２との間の通信は、制御側通信モジュール４１および待機側通信モジュール４２を用いて二重化されている。制御側通信モジュール４１および待機側通信モジュール４２と、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・とは、フィールドバス５を介して接続され、相互間でフィールドバス通信を実行する。フィールドバス５として、例えば、FOUNDATIONフィールドバスが用いられる。

制御側通信モジュール４１および待機側通信モジュール４２は、フィールドコントローラ２およびフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間で同一の通信を並行して実行している。また、両モジュールは、基本的に同一の情報処理を並行して実行している。ただし、通常時には、制御側通信モジュール４１からの出力データ（フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・からのプロセスデータ等）がフィールドコントローラ２で使用される。また、制御側の異常時には、待機側通信モジュール４２からの出力データが、制御側通信モジュール４１からの出力データに代えて、フィールドコントローラ２で使用される。このように、２系統のフィールドバス通信を並行して実行し、フィールドコントローラ２で使用されるデータを切り替えるようにしている。

図１に示すように、フィールドコントローラ２は、フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積する通信状況蓄積手段２１と、２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新する接続状況更新手段２２と、通信状況蓄積手段２１に蓄積された通信エラー状況を定周期で順次取得し、取得された通信エラー状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断するとともに、接続状況更新手段２２により更新された接続状況を定周期で順次取得し、取得された接続状況に基づいてフィールドバス通信の通信状態を診断する診断手段２３と、を構成している。

診断手段２３は、前回取得された通信エラー状況と、今回取得された通信エラー状況とを比較し、通信エラー状況が悪化した場合に通信異常と診断する。また、診断手段２３は、２系統のフィールドバス通信についての接続状態を比較し、これらの接続状態が不一致であれば通信異常と診断する。通信状況蓄積手段２１、接続状況更新手段２２および診断手段２３の機能については、さらに後述する。

図２は、本実施形態のフィールドバス通信診断装置としてのフィールドコントローラ２の動作を示すフローチャートである。

図２のステップＳ１〜ステップＳ２は、フィールドコントローラ２の通信状況蓄積手段２１および接続状況更新手段２２の動作手順を示している。

図２のステップＳ１では、通信モジュール４１あるいは通信モジュール４２と、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間でフィールドバス通信が行われたか否か判断し、判断が肯定されるのを待って、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、通信状況蓄積手段２１により、通信モジュール４１あるいは通信モジュール４２と、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間で実行されたフィールドバス通信について、通信対象（通信モジュール４１または通信モジュール４２、およびフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・）および通信エラーの有無等を記録する。これらの記録は通信エラー状況を構成する。

また、ステップＳ２では、接続状況更新手段２２により、通信モジュール４１あるいは通信モジュール４２と、フィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間で実行された通信に基づいて、通信モジュール４１とフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間の接続状況（接続／非接続）、および通信モジュール４２とフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間の接続状況（接続／非接続）を検出し、更新する。

なお、上記のように、通信モジュール４１および通信モジュール４２に対しては、同一通信を並行して実行することが要求されているため、システムが正常な場合、通信モジュール４１および通信モジュール４２について接続状態は等価となる。すなわち、個々のフィールド機器１ａ，１ｂ，・・・との間での接続状況（接続／非接続）は、通信モジュール４１と通信モジュール４２との間で一致しているはずである。

ステップＳ２の処理が終了後、ステップＳ１へ戻る。

このように、ステップＳ１〜ステップＳ２の処理を繰り返すことで、通信状況蓄積手段２１により通信エラー状況が逐次、蓄積され、接続状況更新手段２２により接続状況が逐次、更新される。

図２のステップＳ１１〜ステップＳ１４は、診断手段２３による通信エラー状況異常診断の動作手順を示している。この動作手順は、定周期で実行される。

図２のステップＳ１１では、診断手段２３は、通信状況蓄積手段２１にアクセスし、蓄積されている通信エラー状況を取得し、これを一時記憶する。なお、通信状況蓄積手段２１には、前回のアクセスから１周期分の通信エラー状況が蓄積されており、ステップＳ１１では、この１周期分の通信エラー状況を取得する。

次に、ステップＳ１２では、前回のアクセスにより取得された前回の通信エラー状況と、今回のアクセスにより取得された今回の通信エラー状況とを比較する。ここで、前回の通信エラー状況は、前回のアクセス時に一時記憶されたものである（ステップＳ１１）。

次に、ステップＳ１３では、今回の通信エラー状況が、前回に比べて悪化しているか否か判断する。

ここでは、例えば、通信エラー状況に含まれる通信エラーの回数の増加を検出する。例えば、通信エラー回数の今回値が、前回値と比較して所定値以上、増加している場合にはステップＳ１３の判断が肯定される。

ステップＳ１３の判断が肯定された場合には、ステップＳ１４へ進み、判断が否定された場合には、処理手順を終了する。

ステップＳ１４では、診断手段２３は、制御バス６を介して端末装置３に通信エラー状況の異常を示すシステムアラームを通知し、処理手順を終了する。端末装置３がシステムアラームを受けた場合、端末装置３の画面に通信エラー状況の異常を示すシステムアラームが表示される。

図２のステップＳ２１〜ステップＳ２４は、診断手段２３による接続状況異常診断の動作手順を示している。この動作手順は、定周期で実行される。

図２のステップＳ２１では、診断手段２３は、通信状況更新手段２１にアクセスし、最新の接続状況を取得する。ここでは、通信モジュール４１および通信モジュール４２について接続状態が取得される。

次に、ステップＳ２２では、通信モジュール４１についての接続状態と、通信モジュール４２についての接続状態とを比較する。次に、ステップＳ２３では、ステップＳ２２での比較結果に基づいて、通信モジュール４１についての接続状況と、通信モジュール４２についての接続状況とが不一致であるか否か判断する。ステップＳ２３の判断が肯定されれば、ステップＳ２４へ進み、判断が否定されれば処理手順を終了する。

上記のように、システムが正常な場合、通信モジュール４１および通信モジュール４２について接続状態は等価であるため、ステップＳ２３の判断は否定されるはずである。通信モジュール４１または通信モジュール４２に異常が発生した場合等には、所望の接続状態が得られず、接続状況の不一致が発生するため、ステップＳ２３の判断は肯定される。

ステップＳ２３の判断が肯定された場合、ステップＳ２４では、接続状況の不一致を示すシステムアラームを通知し、処理手順を終了する。端末装置３がシステムアラームを受けた場合、端末装置３の画面に接続状況の不一致を示すシステムアラームが表示される。

以上のように、本実施形態のフィールドバス通信診断装置によれば、フィールドバス５を用いた通信の通信状況や接続状況を定周期で自動的に監視し、異常が検出された場合にはシステムアラームを通知している。このため、通信状況等を診断するためのオペレータの作業が不要となり、オペレータの負担を低減できる。また、実質的にリアルタイムでフィールドバス通信の異常を検出し、これを通知できるため、異常の発生に対して迅速な対処が可能となる。また、システムアラームを端末装置３において表示させることにより、フィールドバス通信の異常を含めて、分散型プラント制御システムにおける統合監視が可能となる。

さらに、本実施形態のフィールドバス通信診断装置では、フィールドバス通信の診断に際して、診断のためのデータの送受信等を行うことなく、プラントの稼動に伴って行われる通信の通信状況等に基づいて診断を行っている。このため、プラントの稼動に悪影響を与えることなく、フィールドバス通信の通信状態をリアルタイムに診断できる。

上記実施形態では、通信状況蓄積手段２１に蓄積される通信状況や接続状況更新手段２２により更新される接続状況を定期的に取得し、異常診断を実行しているため、通信状況蓄積手段２１や接続状況更新手段２２に保存すべきデータのデータ量を抑制できる。このため記憶容量に関して、フィールドコントローラ２の負担を低減できる。

一方、通信状況蓄積手段２１に蓄積される通信状況や接続状況更新手段２２により更新される接続状況を有効に活用するため、通信状況蓄積手段２１に蓄積される通信状況や更新される接続状況を適時、端末装置３に転送し、これらのデータを端末装置３で保存してもよい。また、診断手段２３による診断結果を端末装置３に保存することもできる。

これにより、過去の通信状況の履歴や、診断結果の履歴を端末装置３などに一覧表示し、あるいは、種々の情報処理によりこれらの履歴を用いてグラフ表示、トレンド表示することもできる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置およびフィールドバス通信診断方法に対し、広く適用することができる。

本実施形態のフィールドバス通信診断装置が適用される分散型プラント制御システムの構成を示すブロック図。本実施形態のフィールドバス通信診断装置としてのフィールドコントローラの動作を示すフローチャート。

符号の説明

２フィールドコントローラ
５フィールドバス
２１通信状況蓄積手段
２２接続状況更新手段
２３診断手段

Claims

フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置において、
フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積する通信状況蓄積手段と、
前記通信状況蓄積手段に蓄積された前記通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記通信エラー状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断する診断手段と、
を備え、
前記診断手段は、前回取得された通信エラー状況と、今回取得された通信エラー状況とを比較し、前記通信エラー状況が悪化した場合に通信異常と診断することを特徴とするフィールドバス通信診断装置。
二重化されたフィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断装置において、
２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新する接続状況更新手段と、
前記接続状況更新手段により更新された前記接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記接続状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断する診断手段と、
を備え、
前記診断手段は、前記２系統のフィールドバス通信についての前記接続状況を比較し、これらの接続状況が不一致であれば通信異常と診断することを特徴とするフィールドバス通信診断装置。
前記診断手段は定期的に通信状態を診断することを特徴とする請求項１または２に記載のフィールドバス通信診断装置。
前記診断手段は、通信異常と診断された場合には、異常を示すアラームをオペレータに向けて通知することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフィールドバス通信診断装置。
フィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断方法において、
フィールドバス通信の通信エラー状況を蓄積するステップと、
前記通信状況を蓄積するステップで蓄積された前記通信エラー状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記通信エラー状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断するステップと、
を備え、
前記通信状態を診断するステップでは、前回取得された通信エラー状況と、今回取得された通信エラー状況とを比較し、前記通信エラー状況が悪化した場合に通信異常と診断することを特徴とするフィールドバス通信診断方法。
二重化されたフィールドバス通信の通信状態を診断するフィールドバス通信診断方法において、
２系統のフィールドバス通信について接続状況を更新するステップと、
前記接続状況を更新するステップで更新された前記接続状況を所定のタイミングで順次取得し、取得された前記接続状況に基づいて前記フィールドバス通信の通信状態を診断するステップと、
を備え、
前記通信状態を診断するステップでは、前記２系統のフィールドバス通信についての前記接続状況を比較し、これらの接続状況が不一致であれば通信異常と診断することを特徴とするフィールドバス通信診断方法。